Maxim Dolgolyov
d190fd2de9
F5. Машина Атвуда (§22): - Canvas 640×420: блок с двумя массами на нити - Slider'ы: m₁, m₂, трение в блоке - Запуск: бо́льшая масса опускается, меньшая поднимается - Физика: a = ((m₁-m₂)g - μ)/(m₁+m₂) - Анимация: блок вращается, грузы движутся, размер пропорц. m - Показ векторов сил тяжести (m₁g, m₂g) и натяжений (T) в покое - Stats: a, T, v, t F7. Лифт с динамометром (§24): - Canvas 640×460: шахта с 5 этажами + большой циферблат справа - Слева кабина с динамометром и грузом m - Slider'ы: m груза, a разгона - 5 режимов кнопок: - Разгон ⬆ (hold) → a = +a_in - Разгон ⬇ (hold) → a = -a_in - Стоп → a = 0 - Свободное падение → a = -g (трос показывается пунктиром) - Сброс - 2 динамометра: мини в кабине + большой круглый (шкала 0..2.5g) - Stats: P, P/(mg), v лифта, h высота - Контекстный feedback: невесомость / норма / перегрузка / P<0 Подключение в ch2: F5 на p22 (закон Ньютона II), F7 на p24 (вес). Co-Authored-By: Claude Opus 4.7 <noreply@anthropic.com>
237 lines
11 KiB
JavaScript
237 lines
11 KiB
JavaScript
// F7. Лифт с динамометром (§24 в ch2) — переживание перегрузки и невесомости.
|
||
(function(){
|
||
'use strict';
|
||
const B = () => window.PHYS9_FLAG_BASE;
|
||
const C = () => window.PHYS9_COLORS || {};
|
||
|
||
function init(secId){
|
||
if (!B()) return false;
|
||
const body = ''
|
||
+ '<div class="flag-sliders">'
|
||
+ '<label>Масса груза $m$, кг: <b id="F7-mv">1.0</b><input type="range" id="F7-m" min="0.1" max="10" step="0.1" value="1"></label>'
|
||
+ '<label>$a$ разгона, м/с²: <b id="F7-av">3</b><input type="range" id="F7-a" min="0.5" max="9.8" step="0.5" value="3"></label>'
|
||
+ '</div>'
|
||
+ '<canvas id="F7-cv" class="flag-canvas" width="640" height="460" style="height:460px"></canvas>'
|
||
+ '<div class="flag-controls">'
|
||
+ '<button class="flag-btn primary" id="F7-up">Разгон ⬆</button>'
|
||
+ '<button class="flag-btn primary" id="F7-dn">Разгон ⬇</button>'
|
||
+ '<button class="flag-btn" id="F7-stop">Стоп (a=0)</button>'
|
||
+ '<button class="flag-btn danger" id="F7-fall">Свободное падение!</button>'
|
||
+ '<button class="flag-btn" id="F7-reset">Сброс</button>'
|
||
+ '</div>'
|
||
+ '<div class="flag-stats">'
|
||
+ '<div class="flag-stat"><span class="lbl">Вес динамометра</span><span class="val" id="F7-P">9.8 Н</span></div>'
|
||
+ '<div class="flag-stat"><span class="lbl">Отношение P/mg</span><span class="val" id="F7-pmg">1.0 g</span></div>'
|
||
+ '<div class="flag-stat"><span class="lbl">$v$ лифта</span><span class="val" id="F7-v">0 м/с</span></div>'
|
||
+ '<div class="flag-stat"><span class="lbl">$h$ высота</span><span class="val" id="F7-h">0 м</span></div>'
|
||
+ '</div>'
|
||
+ '<div class="flag-feedback" id="F7-fb"></div>';
|
||
|
||
const card = B().makeCard(secId,
|
||
'F7. Лифт с динамометром',
|
||
'Управляй лифтом — наблюдай, как меняется показание динамометра. $P = m(g + a)$. При $a = -g$ — невесомость.',
|
||
body);
|
||
if (!card) return false;
|
||
|
||
const cv = document.getElementById('F7-cv');
|
||
const ctx = cv.getContext('2d');
|
||
const W = cv.width, H = cv.height;
|
||
|
||
let st = { y: 0, v: 0, a: 0, t: 0, mode: 'idle' };
|
||
|
||
function readSliders(){
|
||
document.getElementById('F7-mv').textContent = (+document.getElementById('F7-m').value).toFixed(2);
|
||
document.getElementById('F7-av').textContent = (+document.getElementById('F7-a').value).toFixed(1);
|
||
}
|
||
|
||
function reset(){
|
||
st = { y: 0, v: 0, a: 0, t: 0, mode: 'idle' };
|
||
document.getElementById('F7-fb').className = 'flag-feedback';
|
||
draw();
|
||
}
|
||
|
||
function tick(dt){
|
||
const m = +document.getElementById('F7-m').value;
|
||
const a_in = +document.getElementById('F7-a').value;
|
||
const g = 9.8;
|
||
/* Управление режимом */
|
||
if (st.mode === 'up') st.a = a_in;
|
||
else if (st.mode === 'dn') st.a = -a_in;
|
||
else if (st.mode === 'stop') st.a = 0;
|
||
else if (st.mode === 'fall') st.a = -g;
|
||
else st.a = 0;
|
||
st.v += st.a * dt;
|
||
st.y += st.v * dt;
|
||
/* ограничения */
|
||
if (st.y < 0){ st.y = 0; if (st.v < 0) st.v = 0; }
|
||
if (st.y > 50){ st.y = 50; if (st.v > 0) st.v = 0; }
|
||
st.t += dt;
|
||
/* Вес */
|
||
const P = m * (g + st.a);
|
||
const ratio = P/(m*g);
|
||
document.getElementById('F7-P').textContent = P.toFixed(2) + ' Н';
|
||
document.getElementById('F7-pmg').textContent = ratio.toFixed(2) + ' g';
|
||
document.getElementById('F7-v').textContent = st.v.toFixed(2) + ' м/с';
|
||
document.getElementById('F7-h').textContent = st.y.toFixed(1) + ' м';
|
||
const fb = document.getElementById('F7-fb');
|
||
if (Math.abs(P) < m*g*0.05){
|
||
fb.className = 'flag-feedback warn show';
|
||
fb.innerHTML = '⚠ НЕВЕСОМОСТЬ! Динамометр показывает почти 0.';
|
||
} else if (P < 0){
|
||
fb.className = 'flag-feedback fail show';
|
||
fb.innerHTML = 'P < 0: предмет «отрывается» от пола (или сильно прижимается к потолку).';
|
||
} else if (ratio > 1.5){
|
||
fb.className = 'flag-feedback warn show';
|
||
fb.innerHTML = 'ПЕРЕГРУЗКА '+ratio.toFixed(1)+'g — космонавты тренируются на таких.';
|
||
} else if (Math.abs(ratio - 1) < 0.05){
|
||
fb.className = 'flag-feedback ok show';
|
||
fb.innerHTML = 'Нормальный вес — $a = 0$ или равномерное движение.';
|
||
} else {
|
||
fb.className = 'flag-feedback';
|
||
}
|
||
draw();
|
||
}
|
||
|
||
function draw(){
|
||
const col = C();
|
||
ctx.fillStyle = col.bg || '#fafafa';
|
||
ctx.fillRect(0, 0, W, H);
|
||
/* Шахта */
|
||
const shaftX = 80, shaftY = 30, shaftW = 280, shaftH = H - 60;
|
||
ctx.fillStyle = col.bgSubtle || '#f8fafc';
|
||
ctx.fillRect(shaftX, shaftY, shaftW, shaftH);
|
||
ctx.strokeStyle = col.axis || '#1e293b';
|
||
ctx.lineWidth = 2;
|
||
ctx.strokeRect(shaftX, shaftY, shaftW, shaftH);
|
||
/* Этажи */
|
||
ctx.strokeStyle = col.grid || '#e5e7eb';
|
||
ctx.lineWidth = 1;
|
||
for (let i = 0; i <= 5; i++){
|
||
const py = shaftY + (i/5) * shaftH;
|
||
ctx.beginPath(); ctx.moveTo(shaftX, py); ctx.lineTo(shaftX + shaftW, py); ctx.stroke();
|
||
ctx.fillStyle = col.textMuted || '#64748b';
|
||
ctx.font = '11px Inter,sans-serif';
|
||
ctx.fillText((5-i)+' эт', shaftX + 6, py + 12);
|
||
}
|
||
/* Лифт (кабина) */
|
||
const yNorm = st.y / 50; /* 0..1 */
|
||
const liftY = shaftY + shaftH - 100 - yNorm * (shaftH - 120);
|
||
ctx.fillStyle = col.bodyLight || '#cbd5e1';
|
||
ctx.fillRect(shaftX + 50, liftY, shaftW - 100, 90);
|
||
ctx.strokeStyle = col.bodyAccent || '#1e293b';
|
||
ctx.lineWidth = 2;
|
||
ctx.strokeRect(shaftX + 50, liftY, shaftW - 100, 90);
|
||
/* Трос */
|
||
ctx.strokeStyle = st.mode === 'fall' ? col.fail : col.axis || '#1e293b';
|
||
ctx.lineWidth = st.mode === 'fall' ? 1 : 2.5;
|
||
if (st.mode === 'fall'){
|
||
ctx.setLineDash([4, 4]);
|
||
}
|
||
ctx.beginPath();
|
||
ctx.moveTo(shaftX + shaftW/2, shaftY);
|
||
ctx.lineTo(shaftX + shaftW/2, liftY);
|
||
ctx.stroke();
|
||
ctx.setLineDash([]);
|
||
/* Динамометр внутри лифта */
|
||
const dynaX = shaftX + shaftW/2, dynaY = liftY + 20;
|
||
ctx.strokeStyle = col.axis || '#1e293b';
|
||
ctx.lineWidth = 1.5;
|
||
ctx.fillStyle = col.bg || '#fafafa';
|
||
ctx.fillRect(dynaX - 12, dynaY, 24, 22);
|
||
ctx.strokeRect(dynaX - 12, dynaY, 24, 22);
|
||
/* стрелка */
|
||
const m = +document.getElementById('F7-m').value;
|
||
const g = 9.8;
|
||
const P = m*(g + st.a);
|
||
const Pmax = m*g*2.5;
|
||
const norm = Math.max(0, Math.min(1, P/Pmax));
|
||
const angle = -Math.PI*0.75 + norm * Math.PI*1.5;
|
||
ctx.strokeStyle = col.fail || '#dc2626';
|
||
ctx.lineWidth = 2;
|
||
ctx.beginPath();
|
||
ctx.moveTo(dynaX, dynaY + 11);
|
||
ctx.lineTo(dynaX + 9*Math.cos(angle), dynaY + 11 + 9*Math.sin(angle));
|
||
ctx.stroke();
|
||
/* Груз ниже динамометра */
|
||
ctx.fillStyle = col.forceGravity || '#2563eb';
|
||
const gSize = Math.min(30, 10 + m*3);
|
||
ctx.fillRect(dynaX - gSize/2, dynaY + 30, gSize, gSize);
|
||
ctx.strokeStyle = col.bodyAccent || '#1e293b';
|
||
ctx.strokeRect(dynaX - gSize/2, dynaY + 30, gSize, gSize);
|
||
ctx.fillStyle = '#fff';
|
||
ctx.font = 'bold 10px Inter,sans-serif';
|
||
ctx.textAlign = 'center';
|
||
ctx.fillText(m.toFixed(1)+' кг', dynaX, dynaY + 30 + gSize/2 + 3);
|
||
ctx.textAlign = 'left';
|
||
/* подпись режима */
|
||
ctx.fillStyle = col.text || '#0f172a';
|
||
ctx.font = 'bold 13px Inter,sans-serif';
|
||
const modeText = { idle: '— пауза —', up: '↑ РАЗГОН ВВЕРХ', dn: '↓ РАЗГОН ВНИЗ', stop: '— равномерно/стоит', fall: 'СВОБОДНОЕ ПАДЕНИЕ' }[st.mode];
|
||
ctx.fillText(modeText, shaftX + shaftW + 20, 60);
|
||
/* большой циферблат справа */
|
||
const dialX = shaftX + shaftW + 130, dialY = 200, dialR = 70;
|
||
ctx.fillStyle = col.bg || '#fafafa';
|
||
ctx.beginPath(); ctx.arc(dialX, dialY, dialR, 0, Math.PI*2); ctx.fill();
|
||
ctx.strokeStyle = col.axis || '#1e293b';
|
||
ctx.lineWidth = 3;
|
||
ctx.stroke();
|
||
/* шкала 0..2.5 g */
|
||
ctx.lineWidth = 2;
|
||
for (let i = 0; i <= 10; i++){
|
||
const a = Math.PI*0.75 + (i/10) * Math.PI*1.5;
|
||
const r1 = dialR - 12, r2 = dialR;
|
||
ctx.strokeStyle = col.axis || '#1e293b';
|
||
ctx.beginPath();
|
||
ctx.moveTo(dialX + r1*Math.cos(a), dialY + r1*Math.sin(a));
|
||
ctx.lineTo(dialX + r2*Math.cos(a), dialY + r2*Math.sin(a));
|
||
ctx.stroke();
|
||
ctx.fillStyle = col.textMuted || '#64748b';
|
||
ctx.font = '10px Inter,sans-serif';
|
||
const lbl = (i*0.25).toFixed(1);
|
||
const lblR = dialR - 25;
|
||
ctx.fillText(lbl, dialX + lblR*Math.cos(a) - 8, dialY + lblR*Math.sin(a) + 4);
|
||
}
|
||
/* стрелка на большом */
|
||
const normBig = Math.max(0, Math.min(1, P/(m*g*2.5)));
|
||
const aBig = Math.PI*0.75 + normBig * Math.PI*1.5;
|
||
ctx.strokeStyle = col.fail || '#dc2626';
|
||
ctx.lineWidth = 4;
|
||
ctx.lineCap = 'round';
|
||
ctx.beginPath();
|
||
ctx.moveTo(dialX, dialY);
|
||
ctx.lineTo(dialX + (dialR-15)*Math.cos(aBig), dialY + (dialR-15)*Math.sin(aBig));
|
||
ctx.stroke();
|
||
ctx.fillStyle = col.fail || '#dc2626';
|
||
ctx.beginPath(); ctx.arc(dialX, dialY, 5, 0, Math.PI*2); ctx.fill();
|
||
/* подпись */
|
||
ctx.fillStyle = col.text || '#0f172a';
|
||
ctx.textAlign = 'center';
|
||
ctx.font = 'bold 14px Inter,sans-serif';
|
||
ctx.fillText(P.toFixed(1) + ' Н', dialX, dialY + dialR + 22);
|
||
ctx.font = '11px Inter,sans-serif';
|
||
ctx.fillText('(' + (P/(m*g)).toFixed(2) + ' g)', dialX, dialY + dialR + 38);
|
||
ctx.textAlign = 'left';
|
||
}
|
||
|
||
document.getElementById('F7-up').addEventListener('mousedown', ()=>{ st.mode = 'up'; });
|
||
document.getElementById('F7-up').addEventListener('mouseup', ()=>{ st.mode = 'stop'; });
|
||
document.getElementById('F7-dn').addEventListener('mousedown', ()=>{ st.mode = 'dn'; });
|
||
document.getElementById('F7-dn').addEventListener('mouseup', ()=>{ st.mode = 'stop'; });
|
||
document.getElementById('F7-stop').addEventListener('click', ()=>{ st.mode = 'stop'; });
|
||
document.getElementById('F7-fall').addEventListener('click', ()=>{ st.mode = 'fall'; });
|
||
document.getElementById('F7-reset').addEventListener('click', reset);
|
||
['F7-m','F7-a'].forEach(id => document.getElementById(id).addEventListener('input', readSliders));
|
||
|
||
readSliders();
|
||
draw();
|
||
B().startLoop('F7', cv, tick);
|
||
return true;
|
||
}
|
||
|
||
if (window.PHYS9_FLAG_BASE) window.PHYS9_FLAG_BASE.register('F7', { init: init, cleanup: function(){} });
|
||
else document.addEventListener('DOMContentLoaded', ()=>{
|
||
if (window.PHYS9_FLAG_BASE) window.PHYS9_FLAG_BASE.register('F7', { init: init, cleanup: function(){} });
|
||
});
|
||
|
||
})();
|